Fundamentos del Electromagnetismo: Fuerza de Lorentz, Inducción de Faraday y Campo Magnético
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Lorentz
Una partícula de carga q que se mueve con una velocidad v dentro de un campo magnético
B experimenta una fuerza
F que viene determinada por la expresión de Lorentz: Por la definición de producto vectorial, esta fuerza será siempre perpendicular a v y a B Al ser F perpendicular a v, sólo producirá aceleración normal sobre la partícula, nunca tangencial; así pues, curvará la trayectoria pero nunca modificará el módulo de la velocidad. La presencia de q en la expresión de la fuerza de Lorentz nos indica que el sentido de la fuerza viene condicionado por el signo de la carga, por lo que desviará en sentidos opuestos a cargas con distinto signo. Esta fuerza será nula cuando la carga no lleve velocidad (el campo magnético sólo actúa sobre cargas en movimiento) o cuando la velocidad lleve la dirección del campo magnético. En este último caso la partícula no será desviada de su trayectoria.
Faraday
Este fenómeno, que denominamos inducción electromagnética (inducir una corriente eléctrica mediante un campo magnético variable), fue interpretado en función de sus líneas de campo y expresado mediante la siguiente ley: "La fuerza electromotriz ε inducida en un circuito es igual a la variación por unidad de tiempo del flujo magnético Φ que lo atraviesa": El significado del signo menos, viene dado por la ley de Lenz: "El sentido de la corriente inducida es tal que el campo creado por dicha corriente tiende a oponerse a la variación del flujo magnético que la ha originado" Esto es un ejemplo más de la tendencia de los sistemas a mantener su estado de equilibrio original mediante fenómenos de acción-reacción, que en definitiva no es más que una consecuencia del principio de conservación de la energía.
El campo magnético B que crea un conductor rectilíneo indefinido por el que circula una corriente de intensidad I en un punto P situado a una distancia r del conductor es (Ley de Biot y Savart)
Directamente proporcional a la intensidad I de la corriente que circula por el conductor e inversamente proporcional a la distancia r al punto P. La constante de proporcionalidad k depende del medio en el que está situado el conductor. La expresión del módulo del campo magnético es la siguiente: